虚拟现实技术应用于麻醉实践教学的研究进展
王宇恒，焦晶华，任囝囡，孙晓峰
（沈阳医学院附属中心医院，辽宁 沈阳）
摘 要： 虚拟现实技术,是计算机图形学仿真技术、仿真技术、人机接口技术等多种技术的集合，是一门前沿交叉技术。它能够摆脱传统教学的诸多限制，模拟真实场景，提供理想的学习材料和环境，有效弥补当前医学教育中的不足，突破时间和空间上的限制，提供更好的临床操作条件和手段，有力的推动麻醉实践教学的改革与发展。虚拟现实技术与其它新型教学手段，如以问题为导向的教学方法（PBL）,“翻转课堂”等教学手段相结合的教学模式已成为医学教学模式发展的新趋势。本文主要探讨了虚拟现实技术在麻醉实践教学中应用的意义、价值和现状，其特有的优越性决定了它广阔的应用前景。
关键词： 虚拟现实；麻醉；实践教学
临床麻醉学具有很强的实践性和应用性，麻醉医师必须具备扎实的理论基础和过硬的临床技能，因此临床实践教学在麻醉教学中具有重要的地位，随着社会的进步以及对医学生培养要求的不断提高，传统的教学方法已经不能满足新形势下麻醉学实践教学的需求。一、虚拟现实技术
一 虚拟现实技术
（一） 虚拟现实技术的定义
虚拟现实技术,又叫作跨学科技术，它依托于仿真技术、计算机图形技术、传感器技术、显示技术等多门学科技术，应用专门的硬件设施，营造真实的场景，具有与环境完善的交互作用[1]。一般情况下，依据用户对虚拟世界沉浸程度的差异，以及交互方式的差异，把虚拟现实技术划分为以下三种：沉浸式虚拟现实、增强现实和桌面式虚拟现实。
（二） 虚拟现实技术在医学教育中的发展应用的三阶段
1.探索阶段。
2017年10月，党的十九大提出了乡村振兴战略并写进党章，作为中国共产党长期的奋斗目标。在实施乡村振兴战略的总体要求“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”中，产业兴旺是关键，而农业及其相关产业的发展，合作社是基本组织形式。而且21世纪以来的农业农村发展历程证明，合作社对于其他四项要求也具有不可估量的促进作用。因此，在未来实现农业农村现代化进程中，各种类型合作社必然是重要载体。为此，提出以下建议。
早在1985年，美国科罗拉多州立大学医学院建立了“可视人”(VISUAL HUMAN)，学生可以根据计算机屏幕显示的“可视人”，开展矢状面、冠状面的解剖活动。德国汉堡大学的解剖三维可视化研究虚拟人体图谱(VOXEL-MAN)。北卡罗来纳大学在1992年就开始把监测到的超声扫描图像，通过信号之间的转换，传送到医生佩戴的头盔显示器里，让医生能了解具体情况。在1995年，世界上产生了“虚拟青蛙解剖”技术,“实验者”在显示屏上，利用虚拟手术刀，分层解剖青蛙。此阶段虚拟现实技术刚刚与医学实践教育相结合，让人们看到了未来广阔的应用前景。
利用虚拟现实系统，使学生理论知识的学习得到了充实，获得尽量接近真实实验的体会，从而丰富了感官记忆，增强了学生对理论知识的理解。虚拟教学环境中，重复使用叫教学设备，从某种意义上讲，它节省了大量的教学资源，补充了传统教学环境的局限性。虚拟现实技术，应用于医疗过程中，升级软件系统，丰富教学资源内容，更改实验内容，改进实验步骤丰，给学生提供一个广阔发展前景，以便学生学习探究[4]。不仅节省资金，又可提高教学效果。虚拟现实技术，用电脑还原实验场景、实验步骤，确保了实验的安全性，有利于学生自主创新思维的人培养，把学生脑子里的想法，变成现实，既避免了诸多人身伤害的风险和危险的发生,又可直观地观察到错误操作可能造成的严重后果，从而加深感性认识和对理论知识的理解。
在临床麻醉的教学过程中，使用虚拟现实技术，模拟三维人体模型，有利于学生熟知与麻醉相关的人体解剖结构的位置，如会厌，髂前上棘，颈内静脉和臂丛神经等,学习者可以清楚地了解麻醉操作需要参考的解剖结构的部位， 进针部位、深度等重要信息。具体操作训练过程中 ，可以使用虚拟现实技术，创建“触感手术台”，方便学生的练习和操作，有意识地培养操作者的手感。在这一系列的操作过程中，学习者可以佩戴3D眼镜，还原麻醉操作的实际情景，利用机械臂进行训练，模拟操作流程。比如全麻气管插管、硬膜外麻醉、蛛网膜下腔麻醉、骶管麻醉、臂从神经阻滞、下肢神经阻滞、中心静脉穿刺等、桡动脉穿刺等麻醉操作。学习者在学习过程中，真实感受操作流程，获取真实的触感，模拟注射器针头刺穿患者皮肤，扎入血管的具体场景 。另外，还可以通过“触感手术台”来模拟各种麻醉意外和并发症如局麻药中毒、舌后坠、气胸等，使学习者获得最接近真实情况的场景，达到身临其境的效果，充分体会麻醉意外和并发症发生的原因和处理方法，为将来应对麻醉过程中的突发情况打下坚实的基础。利用虚拟现实技术，搭建真实场景，学生不断练习，可以获得麻醉操作的经验，提高麻醉的成功率，应用于临床操作，实现教学目标。
虚拟现实技术，可以还原临床麻醉的实际场景，给学习者创设无风险的临床环境，确保学生顺利开展，临床麻醉知识的理论学习。临床麻醉实践教学，包括丰富的临床操作，例如，神经阻滞穿刺、椎管内麻醉穿刺、动静脉穿刺等，学生的操作资历尚浅，经验尚不丰富，操作不到位，会对患者身体造成比较严重的损害，有时候会威胁患者的生命。但是，自从虚拟现实技术产生后，弥补了之前实验过程中的不足，供学生反复练习，能明显的改善教学效果，具有可重复性与安全性。虚拟现实技术可虚拟各种麻醉并发症以及意外等特殊情况：便于学生进行特殊的强化训练，如：心肺复苏、局麻药中毒、全脊麻、羊水栓塞等。学生能够清楚看到这些变化，认真感受麻醉这个过程，教师可以及时指导，纠正学生的错误。 虚拟现实技术，应用于教学活动，可以给学生创建一个良好的学习环境，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的主观能动性，加深了学生之间的交流合作，深化学生的团结意识；虚拟现实技术教学体系，确保麻醉考核、病理研究的难度一致，学生统一在相同环境之下，共同进行操作练习，确保了考核的公平[5]。可作为标准化的考核工具。伴随相关研究的开展，以及现代化技术的应用，虚拟麻醉仿真技术，是临床麻醉中的标准案例，给优化麻醉方案设计、效果评估、模拟仿真训练带来了更大的发展空间。
铁坑矿区岩浆岩为花岗闪长斑岩、花岗斑岩，呈小岩株产出，侵入受构造、F1、F5控制。据新余铁山见有同岩性之脉岩侵入侏罗纪地层中，侵入时代属燕山期。
芝加哥大学已建造一台人体虚拟解剖电脑，学生在虚拟的组织和器官之间，开展模拟操作，帮助学生迅速掌握手术要领。广东汕头大学医学院，引入挪威的SimMan数字化虚拟技术。2003年，上海中医药大学，创建了以虚拟现实技术为基础的现代化模拟医院，2004年，首都医科大学，引入美国的HPS，提及智能型高级综合数字虚拟人技术。广大实习医生可以利用计算机模拟的三维虚拟环境，使用虚拟器械，开展相关的虚拟操作实践，方便不同操作的训练[3]。此阶段随着计算机和媒体技术的迅猛发展，虚拟现实技术的发展突飞猛进，在临床教学实践中为广大师生所接受和喜爱。
二 虚拟现实技术在临床医学实践教学中的突出特点
虚拟现实技术，是网络信息技术、计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术等多种技术的结合，为医学建设者，创造了良好的互动环境，提高了学生对临床技能的学习兴趣，增加了学生能够之间的互动，促进了学生之间的交流。这不仅锻炼了学生的操作能力，还培养了学生的自主创新能力，让临床教学变得更科学化、人性化。虚拟现实技术，可以让学生充分参与到模拟实践过程中，增加了实践机会，提高了自主探究能力。使课堂气氛积极活跃，教学形式多样化，实现现实情境、虚拟情境、交互的虚拟教学效果，构建独具特色的临床实践教学体系。
2.实用阶段
三 虚拟现实技术在临床麻醉实践教学中的应用
3.快速发展阶段
伴随着互联网信息技术的普及，尤其是在医学领域，以虚拟现实技术为核心的交互式训练模型随之产生。目前有些学校已经创建了人体腿部模型，比如斯坦福大学、麻省理工学院。国内，北京医科大学依托虚拟现实技术，建造了32颗人恒牙的三维模型；浙江大学生物医学工程研究所，建造虚拟心脏，开展心电逆问题的研究等。临床教学及临床技能训练和考核，也广泛应用虚拟现实技术[2]。这个阶段虚拟现实技术与医学教育的结合更加广泛，应用的领域进一步得到了拓展,虚拟现实技术向着更加广阔的方向发展。
四 虚拟现实技术的不足以及发展前景
虚拟现实技术，应用于临床麻醉教学实践，在这个过程中出现了许多不足。第一，在实际教学过程中，实物感匮乏，尽管这是当前最贴近实际的一种教学方法，但不能全部还原实践过程中的复杂性。第二，在虚拟操作过程中，学生知道就算操作不当，也不会产生不良后果，消除了学生的紧张感，但不利于学生随机应变能力的培养。虚拟现实技术，是教学理论与教学实践之间的一条纽带，它丰富了教学手段，但是不能代替临床实践[6]。针对这项技术，要理性科学地看待，它虽然有广阔的发展空间，但还处于研发初期，技术各方面上尚不成熟，研究过程中存在的问题，还有待解决。随着科技的进步，信息技术的广泛应用，虚拟现实技术，在临床麻醉实践教学上的应用越来越广泛，推动医学领域的发展，造福人类[7]。
奋斗精神彰显了共产党人为民族谋复兴的历史使命，为实现中华民族伟大复兴中国梦提供了强大的精神武器。实现中华民族伟大复兴的中国梦，要弘扬坚定理想、百折不挠的奋斗精神，始终坚定理想信念，进行伟大斗争、建设伟大工程、推进伟大事业，以不畏艰辛、励精图治的精神状态和艰苦奋斗、顽强拼搏的作风，克服前进道路上的重重困难。坚定理想信念，引导共产党员成为共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想的忠实信仰者和实践者，推动全党更加自觉地为实现新时代中华民族伟大复兴中国梦而不懈奋斗。
尽管虚拟现实技术 技术是目前临床医学教育培训中大力提倡的一种教学方法，但仍要重视将其与传统教学方法相结合。如果能在实践教学中将虚拟现实技术与PBL和翻转课堂等新型教学方法相结合，可能更有利于培养出真正具有实践动手和创新能力的医学生。伴随时代的发展，虚拟现实技术在医疗方面的应用，越来越广泛，结合传统医疗的优越性，充分发挥虚拟现实技术的优势，创设更加便捷的学习环境。在未来社会发展过程中，将虚拟教学、传统教学有机结合起来，探究虚实结合的教学模式。必将对以实践为主要特征的医学教育领域产生深远的影响。
（三）聊天法。该方法指的就是在教学中教师通过和学生唠家常完成作文教学。教师需要提前准备网络热门内容与视频片段营造轻松的聊天氛围，每一名学生都可以在这个环节发言，讨论大家之所想。在轻松沟通、互相交流中锻炼学生动手能力与语言组织能力。
参考文献
[1] Geraadi M,Cukor J,Difede J,et al.Virtual reality exposure therapy for post-traumatic stress disorder and other anxiety disorders[J].Curr Psychiatry Rep,2010,12:298-305.
[2] 白雪，李志军，张少杰等.虚拟现实技术在医学教育中的应用与探讨[J].现代教育技术，2017,35（12）:32-34.
[3] 张海荣,陈云虹.基于虚拟现实技术的医学教学系统设计[J].西安邮电大学学报,2015,20(03):120-124.
[4] Murray DJ.Progress in simulation education:developing an anesthesia curriculum[J].Current Opinion in Anaesthesi ol,2014,27(6):610-615.
[5] 李想,张明宝,许嘉玲,李楠.基于虚拟现实技术的麻醉学教学体系[J].电子技术与软件工程,2018(24):119.
[6] 邓玉萍,黄焕森.麻醉学专业课程实践教学创新模式的探索与实践[J].中国继续医学教育,2018,10(33):37-40.
[7] 饶竹青,顾凯,徐昊,黄华兴,葛敏静,潘熊熊.信息化教学在麻醉临床教学中的应用[J].教育教学论坛,2018(39):90-91.
本文引用格式： 王宇恒 等.虚拟现实技术应用于麻醉实践教学的研究进展[J]. 教育现代化，2019，6（49）：138-140.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.49.046
基金项目： 沈阳医学院教学改革项目：虚拟现实技术在麻醉实践教学中的应用（项目编号：YB2017015）；沈阳医学院教学改革项目：“翻转课堂”教学模式在留学生麻醉学教学中的应用（项目编号：YB2017010）
作者简介： 王宇恒，女，汉族，辽宁沈阳人，博士研究生，沈阳医学院附属中心医院，副教授，主任医师。研究方向：虚拟现实技术在麻醉实践教学中的应用。
标签：虚拟现实论文; 麻醉论文; 实践教学论文; 沈阳医学院附属中心医院论文;